Jaké jsou zřejmé výhody CNC dílů využívajících jako surovinu nerezovou ocel ve srovnání s ocelí a slitinami hliníku?
Nerezová ocel je díky svým jedinečným vlastnostem vynikající volbou pro různé aplikace.Je vysoce odolný vůči korozi, díky čemuž je ideální pro použití v náročných prostředích, jako je námořní, letecký a chemický průmysl.Na rozdíl od oceli a hliníkových slitin nerezová ocel snadno nerezaví a nekoroduje, což zvyšuje životnost a spolehlivost dílů.
Nerezová ocel je také neuvěřitelně pevná a odolná, srovnatelná s ocelovými slitinami a dokonce předčí pevnost slitin hliníku.Díky tomu je skvělou volbou pro aplikace, které vyžadují robustnost a strukturální integritu, jako je automobilový průmysl, letecký průmysl a stavebnictví.
Další výhodou nerezové oceli je, že si zachovává své mechanické vlastnosti při vysokých i nízkých teplotách.Díky této vlastnosti je vhodný pro aplikace, kde dochází k extrémním teplotním výkyvům.Naproti tomu slitiny hliníku mohou mít sníženou pevnost při vysokých teplotách a ocel může být při zvýšených teplotách náchylná ke korozi.
Nerezová ocel je také ze své podstaty hygienická a snadno se čistí.Díky tomu je ideální volbou pro aplikace v lékařském, farmaceutickém a potravinářském průmyslu, kde je čistota zásadní.Nerezová ocel na rozdíl od oceli nevyžaduje další nátěry nebo úpravy, aby si zachovala své hygienické vlastnosti.
Přestože má nerezová ocel mnoho výhod, nelze ignorovat její obtíže při zpracování.
Potíže při zpracování materiálů z nerezové oceli zahrnují zejména následující aspekty:
1. Vysoká řezná síla a vysoká řezná teplota
Tento materiál má vysokou pevnost a značné tangenciální napětí a při řezání podléhá výrazné plastické deformaci, což vede k výrazné řezné síle.Kromě toho má materiál špatnou tepelnou vodivost, což způsobuje zvýšení teploty řezání.Vysoká teplota se často koncentruje v úzké oblasti poblíž řezné hrany nástroje, což vede k urychlenému opotřebení nástroje.
2. Silné pracovní zpevnění
Austenitická nerezová ocel a některé vysokoteplotní legované nerezové oceli mají austenitickou strukturu.Tyto materiály mají vyšší tendenci k mechanickému zpevnění během řezání, typicky několikanásobně více než běžná uhlíková ocel.Výsledkem je, že řezný nástroj pracuje v pracovním zpevněné oblasti, což zkracuje životnost nástroje.
3. Snadné nalepení na nůž
Jak austenitická nerezová ocel, tak martenzitická nerezová ocel sdílejí vlastnosti produkce silných třísek a vytváření vysokých řezných teplot při zpracování.To může mít za následek adhezi, svařování a další jevy lepení, které mohou narušovat drsnost povrchuobráběné díly.
4. Zrychlené opotřebení nástroje
Výše uvedené materiály obsahují prvky s vysokým bodem tání, jsou vysoce tvárné a generují vysoké řezné teploty.Tyto faktory vedou k rychlejšímu opotřebení nástroje, což vyžaduje časté ostření a výměnu nástroje.To negativně ovlivňuje efektivitu výroby a zvyšuje náklady na používání nástrojů.Aby se tomu zabránilo, doporučuje se snížit rychlost řezné čáry a posuv.Kromě toho je nejlepší používat nástroje speciálně určené pro zpracování nerezové oceli nebo vysokoteplotních slitin a při vrtání a závitování používat vnitřní chlazení.
Technologie zpracování dílů z nerezové oceli
Prostřednictvím výše uvedené analýzy obtíží při zpracování by se technologie zpracování a související návrh parametrů nástroje nerezové oceli měly zcela lišit od běžných materiálů konstrukční oceli.Specifická technologie zpracování je následující:
1. Zpracování vrtání
Při vrtání materiálů z nerezové oceli může být zpracování otvorů obtížné kvůli jejich špatné tepelné vodivosti a malému modulu pružnosti.K překonání tohoto problému by měly být vybrány vhodné materiály nástroje, měly by být stanoveny rozumné geometrické parametry nástroje a mělo by se nastavit řezné množství nástroje.Pro vrtání těchto typů materiálů se doporučují vrtáky vyrobené z materiálů jako W6Mo5Cr4V2Al a W2Mo9Cr4Co8.
Vrtáky vyrobené z vysoce kvalitních materiálů mají některé nevýhody.Jsou poměrně drahé a obtížně se nakupují.Při použití běžně používaného standardního vrtáku z rychlořezné oceli W18Cr4V existují určité nedostatky.Například vrcholový úhel je příliš malý, produkované třísky jsou příliš široké na to, aby mohly být včas vypuštěny z otvoru, a řezná kapalina není schopna vrták rychle ochladit.Kromě toho nerezová ocel, která je špatným tepelným vodičem, způsobuje koncentraci řezné teploty na řezné hraně.To může snadno vést k popálení a odštípnutí dvou bočních ploch a hlavní hrany, což snižuje životnost vrtáku.
1) Návrh geometrických parametrů nástroje Při vrtání W18Cr4V Při použití běžného vrtáku z rychlořezné oceli se řezná síla a teplota soustředí především na hrot vrtáku.Pro zlepšení životnosti řezné části vrtáku můžeme zvýšit vrcholový úhel na cca 135°~140°.Tím se také zmenší úhel čela vnější hrany a zúží se třísky vrtání, aby bylo snazší je odstranit.Zvětšením vrcholového úhlu se však ostří dláta vrtáku rozšíří, což má za následek vyšší řezný odpor.Proto musíme ostří dláta vrtáku obrousit.Po broušení by měl být úhel zkosení ostří dláta mezi 47° až 55° a úhel čela by měl být 3°~5°.Při broušení ostří dláta bychom měli zaoblit roh mezi ostřím a válcovou plochou, abychom zvýšili pevnost ostří dláta.
Materiály z nerezové oceli mají malý modul pružnosti, což znamená, že kov pod vrstvou třísek má velké elastické zotavení a mechanické zpevnění během zpracování.Pokud je úhel hřbetu příliš malý, urychlí se opotřebení povrchu boku vrtáku, zvýší se řezná teplota a zkrátí se životnost vrtáku.Proto je nutné úhel odlehčení přiměřeně zvětšit.Pokud je však úhel reliéfu příliš velký, hlavní hrana vrtáku se ztenčí a tuhost hlavní hrany se sníží.Obecně je výhodný úhel reliéfu 12° až 15°.Aby se zúžily třísky vrtáku a usnadnilo odstraňování třísek, je také nutné otevřít přesazené drážky pro třísky na dvou bočních plochách vrtáku.
2) Při volbě řezného množství pro vrtání, výběr Pokud jde o řezání, výchozím bodem by mělo být snížení řezné teploty.Vysokorychlostní řezání má za následek zvýšenou teplotu řezání, což zase zhoršuje opotřebení nástroje.Nejdůležitějším aspektem řezání je proto volba vhodné řezné rychlosti.Obecně je doporučená řezná rychlost mezi 12-15 m/min.Rychlost posuvu má na druhou stranu malý vliv na životnost nástroje.Pokud je však rychlost posuvu příliš nízká, nástroj se zařízne do kalené vrstvy, což zhorší opotřebení.Pokud je rychlost posuvu příliš vysoká, zhorší se také drsnost povrchu.S ohledem na výše uvedené dva faktory je doporučená rychlost posuvu mezi 0,32 a 0,50 mm/r.
3) Volba řezné kapaliny: Pro snížení řezné teploty během vrtání lze jako chladicí médium použít emulzi.
2. Zpracování vystružování
1) Při vystružování nerezových materiálů se běžně používají tvrdokovové výstružníky.Struktura a geometrické parametry výstružníku se liší od běžných výstružníků.Aby se zabránilo zanášení třísky během vystružování a zvýšila se pevnost zubů frézy, je počet zubů výstružníku obecně udržován relativně nízký.Úhel čela výstružníku je obvykle mezi 8° až 12°, i když v některých specifických případech lze pro dosažení vysokorychlostního vystružování použít úhel čela 0° až 5°.Úhel hřbetu je obecně kolem 8° až 12°.
Hlavní úhel sklonu se volí v závislosti na otvoru.Obecně platí, že u průchozího otvoru je úhel 15° až 30°, zatímco u neprůchozího otvoru je to 45°.Pro odvádění třísek dopředu při vystružování lze úhel sklonu hrany zvýšit o cca 10° až 20°.Šířka čepele by měla být mezi 0,1 až 0,15 mm.Obrácený kužel na výstružníku by měl být větší než u běžných výstružníků.Výstružníky z tvrdokovu mají obecně 0,25 až 0,5 mm/100 mm, zatímco výstružníky z rychlořezné oceli mají kuželovitost 0,1 až 0,25 mm/100 mm.
Korekční část výstružníku je obecně 65 % až 80 % délky běžných výstružníků.Délka válcové části je obvykle 40 % až 50 % délky běžných výstružníků.
2) Při vystružování je důležité zvolit správné množství posuvu, které by mělo být mezi 0,08 až 0,4 mm/r, a řeznou rychlost, která by se měla pohybovat mezi 10 až 20 m/min.Přídavek na hrubé vystružení by měl být mezi 0,2 až 0,3 mm, zatímco přídavek na jemné vystružení by měl být mezi 0,1 až 0,2 mm.Pro hrubé vystružování se doporučuje používat nástroje z tvrdokovu, pro jemné vystružování nástroje z rychlořezné oceli.
3) Při výběru řezné kapaliny pro vystružování materiálů z nerezové oceli lze jako chladicí médium použít systémový olej pro úplnou ztrátu nebo disulfid molybdenu.
3. Nudné zpracování
1) Při výběru materiálu nástroje pro zpracování dílů z nerezové oceli je důležité vzít v úvahu vysokou řeznou sílu a teplotu.Doporučují se karbidy s vysokou pevností a dobrou tepelnou vodivostí, jako je karbid YW nebo YG.Pro dokončovací operace lze také použít tvrdokovové břitové destičky YT14 a YT15.Nástroje z keramického materiálu lze využít pro dávkové zpracování.Je však důležité poznamenat, že tyto materiály se vyznačují vysokou houževnatostí a silným pracovním zpevněním, které způsobí vibrace nástroje a může mít za následek mikroskopické vibrace ostří.Proto při výběru keramických nástrojů pro řezání těchto materiálů je třeba vzít v úvahu mikroskopickou houževnatost.V současné době je lepší volbou materiál α/βSialon, protože má vynikající odolnost proti vysokoteplotní deformaci a difúznímu opotřebení.Úspěšně se používá při řezání slitin na bázi niklu a jeho životnost daleko přesahuje keramiku na bázi Al2O3.Keramika vyztužená vousy SiC je také účinným nástrojovým materiálem pro řezání nerezové oceli nebo slitin na bázi niklu.
Pro zpracování kalených dílů vyrobených z těchto materiálů se doporučují čepele CBN (kubický nitrid boru).CBN je na druhém místě za diamantem, pokud jde o tvrdost, s úrovní tvrdosti, která může dosáhnout 7000 ~ 8000 HV.Má vysokou odolnost proti opotřebení a odolává vysokým řezným teplotám až do 1200°C.Kromě toho je chemicky inertní a nemá žádnou chemickou interakci s kovy skupiny železa při 1200 až 1300 °C, takže je ideální pro zpracování materiálů z nerezové oceli.Jeho životnost může být desítkykrát delší než u tvrdokovových nebo keramických nástrojů.
2) Návrh geometrických parametrů nástroje je rozhodující pro dosažení efektivního řezného výkonu.Karbidové nástroje vyžadují větší úhel čela, aby byl zajištěn hladký proces řezání a delší životnost nástroje.Úhel čela by měl být přibližně 10° až 20° pro hrubé obrábění, 15° až 20° pro polodokončování a 20° až 30° pro dokončování.Hlavní úhel vychýlení by měl být zvolen na základě tuhosti procesního systému s rozsahem 30° až 45° pro dobrou tuhost a 60° až 75° pro špatnou tuhost.Když poměr délky k průměru obrobku překročí desetkrát, může být hlavní úhel vychýlení 90°.
Při vyvrtávání materiálů z nerezové oceli keramickými nástroji se pro řezání obecně používá záporný úhel čela v rozsahu od -5° do -12°.To pomáhá zpevnit ostří a plně využívá vysokou pevnost v tlaku keramických nástrojů.Velikost úhlu podbroušení přímo ovlivňuje opotřebení nástroje a pevnost ostří v rozsahu 5° až 12°.Změny hlavního úhlu vychýlení ovlivňují radiální a axiální řezné síly a také šířku a tloušťku řezu.Protože vibrace mohou být pro keramické řezné nástroje škodlivé, měl by být hlavní úhel vychýlení zvolen tak, aby se vibrace snížily, obvykle v rozsahu 30° až 75°.
Když je jako materiál nástroje použit CBN, geometrické parametry nástroje by měly zahrnovat úhel čela 0° až 10°, úhel podbroušení 12° až 20° a úhel hlavního vychýlení 45° až 90°.
3) Při ostření povrchu hrábí je důležité udržovat nízkou hodnotu drsnosti.Je to proto, že když má nástroj malou hodnotu drsnosti, pomáhá to snižovat průtokový odpor řezných třísek a předchází problému s ulpíváním třísek na nástroji.Pro zajištění malé hodnoty drsnosti se doporučuje pečlivě brousit přední a zadní plochu nástroje.To také pomůže vyhnout se ulpívání třísek na noži.
4) Je důležité udržovat řeznou hranu nástroje ostrou, aby se snížilo mechanické zpevnění.Kromě toho by množství posuvu a množství zpětného řezu měly být přiměřené, aby se zabránilo zařezávání nástroje do kalené vrstvy, což by mohlo negativně ovlivnit životnost nástroje.
5) Při práci s nerezovou ocelí je důležité věnovat pozornost procesu broušení utvařeče třísek.Tyto třísky jsou známé svými pevnými a houževnatými vlastnostmi, takže utvařeč třísek na povrchu čela nástroje by měl být řádně nabroušen.To usnadní lámání, držení a odstraňování třísek během procesu řezání.
6) Při řezání nerezové oceli se doporučuje používat nízké otáčky a velká množství posuvu.Pro vyvrtávání keramickými nástroji je pro optimální výkon rozhodující výběr správného řezného množství.Pro kontinuální řezání by mělo být řezné množství zvoleno na základě vztahu mezi trvanlivostí opotřebení a řezným množstvím.Pro přerušované řezání by měla být vhodná velikost řezu určena na základě vzoru zlomení nástroje.
Protože keramické nástroje mají vynikající tepelnou odolnost a odolnost proti opotřebení, vliv řezného množství na životnost nástroje není tak významný jako u tvrdokovových nástrojů.Obecně platí, že při použití keramických nástrojů je rychlost posuvu nejcitlivějším faktorem pro zlomení nástroje.Proto se při vyvrtávání dílů z nerezové oceli snažte zvolit vysokou řeznou rychlost, velké množství zpětného řezu a relativně malý posuv v závislosti na materiálu obrobku a v závislosti na výkonu obráběcího stroje, tuhosti procesního systému a síle ostří.
7) Při práci s nerezovou ocelí je důležité zvolit správnou řeznou kapalinu pro zajištění úspěšného vyvrtávání.Nerezová ocel je náchylná k lepení a má špatný odvod tepla, takže zvolená řezná kapalina musí mít dobrou odolnost vůči lepení a vlastnosti pro odvod tepla.Například lze použít řeznou kapalinu s vysokým obsahem chlóru.
Kromě toho jsou k dispozici vodné roztoky bez minerálních olejů a dusičnanů, které mají dobré chladicí, čisticí, antikorozní a mazací účinky, jako je syntetická řezná kapalina H1L-2.Použitím vhodné řezné kapaliny lze překonat obtíže spojené se zpracováním nerezové oceli, což má za následek zlepšenou životnost nástroje při vrtání, vystružování a vyvrtávání, snížení ostření a výměn nástrojů, zlepšenou efektivitu výroby a kvalitnější zpracování otvorů.To může v konečném důsledku snížit pracovní náročnost a výrobní náklady a zároveň dosáhnout uspokojivých výsledků.
Ve společnosti Anebon je naší myšlenkou upřednostňovat kvalitu a poctivost, poskytovat upřímnou pomoc a usilovat o vzájemný zisk.Naším cílem je trvale vytvářet vynikajícísoustružené kovové dílya mikroCNC frézování dílů.Vážíme si vašeho dotazu a odpovíme vám co nejdříve.
Čas odeslání: 24. dubna 2024